I dissesti strutturali dei solai nelle strutture in c.a.

*Tratto dal Capitolo 6 del libro di Luigi Coppola e Alessandra Buoso, edito da ULRICO HOEPLI, dal titolo “IL RESTAURO DELL’ARCHITETTURA MODERNA IN CEMENTO ARMATO - Alterazione e dissesto delle strutture in c.a. - Diagnostica – Interventi di manutenzione e adeguamento antisismico - Materiali, tecniche e cantieristica”. La numerazione delle figure è stata mantenuta la stessa del libro.

L'importanza della comprensione dei fenomeni di dissesto delle strutture in c.a.

Le opere in calcestruzzo armato possono essere interessate non solo dalle forme di alterazione e di degrado) di tipo fisico-chimico causato da agenti aggressivi esterni (anidride carbonica, cloruri, solfati, etc.) o determinate da errori commessi durante l'esecuzione dell'opera (macchie, bolle superficiali, perdite di boiacca, etc.), ma anche da fenomeni di dissesto strutturale – generati dall'azione dei carichi verticali e da quelli orizzontali (di natura sismica) o dalle coazioni promosse dal ritiro idraulico impedito – che si manifestano generalmente in forma di quadri fessurativi, di deformazioni più o meno pronunciate degli elementi costruttivi sia strutturali che non portanti, di schiacciamento del calcestruzzo e di svergolamento delle barre di armatura e, nei casi più gravi, di crollo sia delle strutture portanti che di quelle accessorie.

La comprensione delle cause e dell'evoluzione di questi fenomeni rappresenta un compito difficile, spesso controverso e arduo, che richiede una notevole sensibilità e una profonda esperienza, ma che si rende necessaria per una corretta definizione di un intervento di ripristino. Intervento che, oltre ad eliminare le patologie riscontrate, deve porsi come obiettivo anche quello di sanare le carenze insite negli elementi strutturali e accessori al fine di migliorarne sia la risposta locale che complessiva nei confronti delle azioni statiche e dinamiche agenti.

Sebbene le forme di dissesto strutturale possano essere molteplici e, per certi versi, "infinite", le situazioni che possono determinare la comparsa di dissesti di tipo strutturale possono essere ascritte a (Fig. 6.1):

• cedimenti di fondazione
• carenze statiche e/o costruttive nei confronti delle sollecitazioni flettenti, taglianti e di compressione assiale
• scadente risposta all'azione sismica e conseguenti danneggiamenti sia alle strutture portanti che agli elementi secondari (ad esempio, tamponamenti e tramezzi).

Inoltre, le fessurazioni negli elementi in c.a. possono essere ricondotte alle coazioni che insorgono per effetto del ritiro idraulico della matrice cementizia impedito dalla presenza dei vincoli interni ed esterni all'elemento strutturale interessato dalla contrazione di volume. 

 Fig. 6.1 – Le principali cause di dissesto strutturale e gli elementi portanti e accessori coinvolti.

Dissesti nei solai 

Nel presente paragrafo vengono presentati e discussi i principali dissesti che interessano i solai. Almeno in Italia, la tipologia più ricorrente per questo elemento costruttivo è quella in "latero-cemento" realizzata mediante (Fig. 6.23) da travetti in calcestruzzo armato (un tempo realizzati in opera oggi in elementi prefabbricati), tra i quali vengono inseriti dei laterizi (pignatte) in cotto, collegati sull'estradosso da una soletta (la "cappa") collaborante anch'essa in calcestruzzo armato generalmente di spessore variabile tra i 4 e i 6 cm.

In questi solai, la struttura staticamente resistente è costituita dai travetti e dalla soletta collaborante; le pignatte in laterizio, invece, sono elementi di alleggerimento del solaio stesso che hanno anche la funzione di migliorare la coibenza termica dell'elemento di partizione orizzontale.

Fig. 6.23– Sezione schematica di un solaio in latero-cemento a travetti e pignatte.

La tipologia di degrado più diffusa nei solai in latero-cemento è rappresentata dalla corrosione dell’armatura dei travetti in prossimità dell'intradosso degli stessi. Per effetto della formazione della ruggine, molto più voluminosa del ferro metallico delle barre, il calcestruzzo degli elementi del travetto che garantiscono l'appoggio delle pignatte viene espulso e, conseguentemente, si ha il crollo dei laterizi (Fig. 6.24). 

Fig. 6.24 – Corrosione dell'armatura dei travetti e crollo parziale delle pignatte in laterizio.

La corrosione è molto frequente nei solai all'esterno che alternano condizioni di asciutto/bagnato e che, quindi, favoriscono la corrosione delle barre d'armatura promossa dell'anidride carbonica dell'aria.

Nei periodi asciutti, infatti, è favorita la diffusione della CO₂ nella matrice cementizia; in quelli bagnati, invece, la diminuzione di resistività elettrica del calcestruzzo del copriferro saturo di acqua favorisce il processo corrosivo. Si tenga anche presente che – soprattutto nei vecchi edifici dove i travetti venivano realizzati mediante getto del calcestruzzo in opera – il calcestruzzo per la necessità di fluire attraverso gli angusti spazi del travetto (di modeste dimensioni: pari a circa 10 cm) veniva preparato con copiose aggiunte di acqua (all'epoca non esistevano gli additivi "superfluidificanti") e, quindi, con rapporti a/c elevati (elevata porosità della matrice) che favorivano la carbonatazione. Se a questo si aggiunge che, per le ridotte dimensioni del travetto, anche il copriferro risultava di piccolo spessore (inferiore al cm in alcuni casi), si intuisce come nei solai la corrosione trova condizioni favorevoli per manifestarsi. Per questi motivi, il degrado si manifesta con una certa frequenza nei vecchi edifici, dove, ad esempio, le solette dei balconi venivano realizzate prolungando i travetti del solaio interno all'abitazione (Fig. 6.24) oppure nei camminamenti esterni o nelle rampe di accesso alle tribune degli stadi. 

La corrosione dei travetti interessa anche i solai di copertura allorquando non esiste una efficace impermeabilizzazione o se per difetti di coibentazione si verificano fenomeni di condensa che possono alimentare il processo di corrosione.

Il problema si può anche presentare nei piani interrati, dove i travetti e le pignatte non vengono intonacati e sono, quindi, direttamente esposti alla condensa e ad eventuali infiltrazioni d’acqua dal perimetro dello stabile. Oltre ai solai di copertura e a quelli dei vani interrati un potenziale rischio di corrosione delle armature dei travetti sussiste anche nei bagni e nelle cucine per via dell’elevata produzione di vapore. Tuttavia, il dissesto è puramente "teorico" in quanto sono quasi inesistenti i casi di crollo del solaio segnalati per questi ambienti.

Particolarmente esposti al rischio di corrosione sono i solai realizzati con elementi prefabbricati costituiti da un fondello di laterizio e da un traliccio in acciaio (Fig. 6.25) il cui corrente inferiore è annegato in una malta di cemento, mentre le staffe e il corrente superiore del traliccio sono a vista e vengono inglobati nel getto di calcestruzzo che verrà realizzato in opera dopo aver predisposto tra i travetti le pignatte le cui pareti laterali e la superficie superiore fungono da cassero a perdere per il getto del conglomerato del travetto e della soletta collaborante. 

Fig.6. 25 – Vista schematica di un travetto di solaio con fondello in laterizio.

La corrosione in questa tipologia di solai è favorita oltre che dal ridotto spessore del copriferro che ricopre l'armatura del corrente inferiore del traliccio, dalla qualità particolarmente scadente (in termini di porosità) della malta impiegata per l'inglobamento dell'armatura inferiore.

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Tratto dal libro di Luigi Coppola e Alessandra Buoso, edito da ULRICO HOEPLI, dal titolo “IL RESTAURO DELL’ARCHITETTURA MODERNA IN CEMENTO ARMATO - Alterazione e dissesto delle strutture in c.a. - Diagnostica – Interventi di manutenzione e adeguamento antisismico - Materiali, tecniche e cantieristica”.

Si ringrazia HOEPLI per la gentile concessione.

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